钢卷尺的准确度会直接影响测量精度，因此钢卷尺在使用期间必须进行质量检定。大多数计量所仍在采用手工操作完成对钢卷尺的检测，在钢卷尺长检台上用显微镜对比被测钢卷尺和标准钢卷尺的误差，这种方式自动化、数字化程度低，劳动强度大。因此检定机构迫切需求一种既能满足钢卷尺的检验精度，又能提高检验效率的钢卷尺误差自动检测系统。针对钢卷尺的检定要求，研制了基于CCD图像的钢卷尺自动检定系统，并利用Visual Basic6开发了图像处理软件，可实现自动图像采集处理，检测结果报表输出，重复精度小于12μm，操作简便，对大于10m的钢卷尺可进行分段检测。
图像采集系统
检测系统的结构如图1所示。图像采集系统由计算机、单片机、步进电机、步进电机驱动器、10m长检台、工业相机和传感器等组成。通过计算机中的软件界面输入控制命令，由计算机和单片机共同控制，完成检测车的运行，图像采集，图像识别处理、检测结果报表打印等工作。
检定时，将标准钢卷尺固定放在长检台上，钢卷尺的零位由零位调整器定位并夹紧，另一端加载检定规程中所规定质量的砝码，再将被检钢卷尺平行铺在并列位置，固定在工作台上，另一端加砝码，调整对零螺杆，对准零位。在计算机中的软件系统输入检测信息和控制命令，通过计算机的串行通信口输出控制命令和相关参数给控制器中的单片机，单片机将接收的字符串进行解析，提取出控制命令，根据命令输出具有给定频率的脉冲信号和方向信号到步进电机驱动器，由步进电机带动检测小车运行，计算机通过单片机控制滑台移动到每个检定位置后，CCD摄像头通过计算机控制摄取标准钢卷尺和被测钢卷尺的线纹图像，经高速实时图形采集卡转换成数字图像，并输入计算机进行数字图像处理。利用VB编写的软件系统对图像进行灰度处理、二值化处理、边缘提取处理和直线查找等，对标准钢卷尺和被测钢卷尺的检测刻线坐标值进行比较，求得差值和长度与像素的对应值后再进行相应的处理，结果输出为检定原始记录，并自动建档备案。对大于10m的钢卷尺，则利用首尾相接的分段法进行检定。
控制系统设计
控制系统主要以单片机为核心，通过上位PC机与下位单片机的串行通信控制执行机构的运行。工业摄像机安装在检测小车上，检测小车由步进电机驱动运行，单片机根据上位机发送的控制命令实现对步进电机的运动距离、方向以及速度控制。整个系统的动作通过单片机和PC机的串行通信由PC机来控制，如图2所示。
图3给出基于STC89C52单片机的串行通信及步进电机控制电路。PC机与单片机机之间采用串行通讯方式。由于PC机串口电平逻辑是RS－232C电平，而STC89C52RC串口电平逻辑是TTL电平，因此二者不能直接相连接，故需要进行电平转换。在系统中，选用了MAX232作为电平转换的器件，STC89C52RC单片机与PC机的串行通讯接口电路如图3。通过MAX232转换出来的RS－232C串行信号再连至DB9插座与外部PC连接，便可建立RS－232C的通讯接口。利用单片机的P2口的3个引脚P2.0，P2.1，P2.2分别输出脉冲、转向和使能信号，送入到步进电机驱动器。
图像处理技术与系统
图像采集系统将采集的钢卷尺各整米处的图像传输到上位机，由上位机中的软件对各图片进行处理，由于钢卷尺型号较多，颜色各异，线纹结构差异较大，装置在图像处理方面需要解决的问题是:采用正确的方法检测出标准和被测钢卷尺的米刻线中心位置，使系统的测量精度得到保证。
（1）图像灰度化处理
采集的图像并不能直接用识别程序进行识别，首先需要进行灰度化预处理。灰度图像是R、G、B3个分量相同的一种特殊的彩色图像，其1个像素点的变化范围为255种，所以在数字图像处理中，为使后续图像的计算量变得少一些，一般先将各种格式的图像转变成灰度图像。灰度图像的描述与彩色图像一样仍然反映了整幅图像的整体和局部的色度和亮度等级的分布和特征。图像的灰度化处理可用2种方法来实现。
（2）图像分区式二值化处理
图像的二值化处理就是将图像上的点的灰度置为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果。即将256个亮度等级的灰度图像通过适当的阀值选取而获得仍然可以反映图像整体和局部特征的二值化图像。在数字图像处理中，二值图像占有非常重要的地位，特别是在实用的图像处理中，以二值图像处理实现而构成的系统是很多的，要进行二值图像的处理与分析，首先要把灰度图像二值化，得到二值化图像，这样有利于再对图像做进一步处理时，图像的集合性质只与像素值为0或255的点的位置有关，不再涉及像素的多级值，使处理变得简单，而且数据的处理和压缩量小。研究中被测钢卷尺的刻度线及背景颜色是多样的，标准钢卷尺的颜色是固定的，这就需要对包含在同一幅图像中的标准尺区和被测尺区选取不同的阀值进行二值化处理。分区式二值化处理后的图像如图4所示。
